[发明专利]一种车载通信网中基于模糊控制的TCP拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及无线通信领域，尤其是关于车载通信网中TCP传输性能的问题。

背景技术

近年来，车辆的爆发式增长和无处不在的信息需求将通信网络和交通网络紧密结合起来，车载通信网由此应运而生，并成为一个研究热点。车载通信网分为两部分：RVC（Roadto Vehicle Communications，路车间通信）与IVC（Inter-Vehicle Communication，车辆间通信）。RVC通过道路基础设施或移动基站，使车辆接入互联网，获取网络资源；而IVC通过在车辆上安装无线通讯设备，使车辆之间能够通过多跳的方式组成自组织网络，即VANET（Vehicular Ad hoc Network，车载自组织网络）。

VANET是一种自组织的、结构开放的车辆间通信网络，不仅具有移动自组织网络动态、分布式、多跳等特点，还具有自身独有的属性，如车辆运动的高速性、网络拓扑变化频繁、运行轨迹可预测、无明显的硬件约束等，这些属性直接影响VANET环境中的传输性能，使得丢包增加、延迟增大。在VANET环境下，车辆运动受道路条件约束，其运行轨迹可预测，且车辆可获取丰富的外部辅助信息，结合这些优点可以设计更为高效的、可靠的传输控制协议。

VANET中有许多安全信息相关的应用，对于这些应用有必要选择可靠的传输协议，如TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）。然而，传统的TCP是基于有线信道设计的，由于有线环境下传输介质可靠性很高，传统TCP及TCP的各种改进版本，如TCPReno、TCPNewReno、TCPVegas等，都认为丢包是由于网络拥塞所致。而无线网络中，由于信道质量不佳，分组丢失率高，如果采用有线TCP拥塞控制算法，将分组丢失都视为网络拥塞的指示，必然导致整个网络传输性能的严重降低。现已提出很多无线环境下的TCP的改进方案，如TCP Veno（ChengPeng Fu，SC．Liew“TCP Veno：TCP enhancement for transmission over wireless access networks”IEEE Journal of Selected Areas in Communication．2003，Vol.21(2)：216-228）是专门针对解决无线网络环境中高误码率问题而提出的TCP改进方案，大量的试验证明在小区蜂窝网和3G网络中，TCP Veno对网络传输性能都有较大的改进。

在VANET环境下，由于其传输距离短而移动速度快，链路切换十分频繁，频繁的路由切换造成的分组丢失是影响TCP传输性能的重要原因。当节点快速移动造成路由中断，会导致多个连续TCP数据包丢失，若发送端收不到ACK（Acknowledgment，确认信号），需要等待RTO（Retransmission Time Out，超时重传时间）后开始重传任务，同时可能触发不必要拥塞控制进程。由此可见，若不能有效处理路由切换造成的丢包，将造成传输时延的增加，并带来不合理的拥塞控制和重传。在文献（Marc Bechler,Sven Jaap,Lars Wolf“An Optimized TCP for Internet Access of Vehicular Ad Hoc Networks”Lecture Notes in Computer Science,2005,Volume 3462,NETWORKING2005:869-880）中提出了基于代理机制的VANET环境下TCP优化方案：MCTP（Mobile Control Transport Protocol，移动传输控制协议），该方案通过设置代理将端到端的TCP连接分离开，并在代理中对TCP传输性能进行优化，但是这种方案由于需要增加代理，实现较为复杂，兼容性也不够好，而且这种方案没有结合车载通信网运动趋势可预测等特点，也没有结合网络层进行联合优化。